長期以來,鋼中氫、氧、氮被人們認為是有害的氣體。但是,就目前所知,在不銹(xiu)鋼中氫、氧有害,但氮在一些不銹鋼中的有益作用則遠遠大于它的不利影響(見合金元素對不銹鋼組織和性能的影響)。
一(yi)、氫
氫在不銹鋼中有幾個和十幾個ppm(10-6)的固溶度,而且在奧氏體鋼中的固溶度要大于在鐵素體鋼中的。
當氫(qing)(qing)超過(guo)(guo)鋼(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)固(gu)溶度(du)時(shi),鋼(gang)在凝固(gu)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)會(hui)有氣(qi)泡(pao)(pao)形(xing)成。嚴重時(shi),會(hui)引起(qi)鋼(gang)錠(ding)上漲或連鑄(zhu)坯中(zhong)(zhong)(zhong)產生氣(qi)泡(pao)(pao),較輕時(shi)氫(qing)(qing)致細小氣(qi)泡(pao)(pao)會(hui)在熱加工過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)延伸而(er)形(xing)成裂紋(wen)(wen)。此(ci)時(shi)進行(xing)塔形(xing)發紋(wen)(wen)檢查,常(chang)常(chang)會(hui)因發紋(wen)(wen)不合(he)格(ge)而(er)判廢。圖9.4系鋼(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)氫(qing)(qing)量(liang)對不銹鋼(gang)連鑄(zhu)坯氣(qi)泡(pao)(pao)的影響(xiang)。

即(ji)使(shi)鋼中僅殘留少量(liang)、微細的(de)發紋(wen),也會引起不(bu)銹鋼的(de)塑(su)、韌性(xing)下降,而鋼的(de)耐(nai)疲(pi)勞性(xing)能降低尤為明顯。這(zhe)與(yu)發紋(wen)在交變應力作用下成(cheng)為了疲(pi)勞源有關。
為使連鑄板坯不產生氫致氣泡,有的生產廠提出鐵素體鉻不銹鋼[H]≤6×10-6,鉻鎳奧氏體鋼。但有的廠家提出,在不銹鋼小方坯連鑄中,希望鋼中[H]≤2×10-6 或 ≤3×10-6 。
研究氫在1Cr18Ni9Ti不銹鋼(gang)中(zhong)的分布表明,氫在晶界(jie)處的濃度要比晶內(nei)高3~4cm3/100g。氫在鋼(gang)內(nei)的不均勻(yun)分布,使(shi)鋼(gang)晶界(jie)的塑性(xing)特征值(δ、φ和Ak)比晶內(nei)相應(ying)的特征值低20%~25%。
氫對Fe-Cr 合金電位影響的研究表明(圖9.5),鋼中含氫后,Fe-Cr合金的電位下降,說明合金的耐腐蝕能力降低。實驗和曲線表明:在介質中有微量H2S存在的條件下,傳統馬氏體不銹鋼易產生氫脆(SCC);而超級馬氏體不銹鋼只能在含有極低量H2S的油氣井條件下使用。
氫(qing)還(huan)可引起奧(ao)氏(shi)體不銹鋼的組織結構產(chan)生變化。

二、氧
目前(qian)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)冶(ye)煉(lian)與氧密切(qie)相(xiang)關(guan)。氧化(hua)期是(shi)通(tong)過(guo)氧的(de)作(zuo)用把爐料中(zhong)(zhong)殘存的(de)和過(guo)多的(de)元素(例如碳(tan))去掉;還(huan)原(yuan)和精煉(lian)過(guo)程(cheng)則是(shi)將前(qian)一階(jie)段氧化(hua)了的(de)有(you)用的(de)金屬(shu)元素(例如鐵(tie)、鉻(ge)等)還(huan)原(yuan)回到鋼(gang)中(zhong)(zhong),最后再將鋼(gang)中(zhong)(zhong)氧盡量去除;殘余氧在(zai)鋼(gang)中(zhong)(zhong)是(shi)有(you)害的(de),而(er)且主要是(shi)通(tong)過(guo)氧化(hua)物(wu)夾雜的(de)形(xing)式而(er)表現出(chu)來。
在正確的脫氧(yang)(yang)條件下,不(bu)銹(xiu)鋼中(zhong)的氧(yang)(yang)含量(liang)應(ying)≤0.03%;對(dui)鋼的純凈度要求(qiu)高的不(bu)銹(xiu)鋼,鋼中(zhong)氧(yang)(yang)量(liang)越(yue)低越(yue)好。
三、氮(dan)
氮在不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)對組織(zhi)和性(xing)能(neng)的影響已如前述(見本書中(zhong)合金元素(su)對不(bu)銹(xiu)鋼(gang)組織(zhi)和性(xing)能(neng)的影響)。

